JP2003275690A - 茶葉の色彩選別機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＣＣＤカメラを用いて茶葉の色彩選別を行うに
あたり、判定時間を短縮し、誤判定を抑制することがで
きる茶葉の色彩選別機を提供する。 【解決手段】傾斜方向に凹溝１ａ（２ａ）が複数延設さ
れ、当該凹溝１ａに沿って上部から茶葉を整列させつつ
流し得るシュートと、該シュートから落下する茶葉を撮
像し得るＣＣＤカメラと、該ＣＣＤカメラの撮像範囲に
光を照射する蛍光灯と、ＣＣＤカメラで撮像したものが
所定色彩を有するものか否かを判定する判定手段と、所
定色彩を有すると判定されたものを吹き飛ばし、シュー
トによる落下軌跡とは異なる軌跡で落下させるエアノズ
ルとを備えた色彩選別機であって、ＣＣＤカメラによる
画像に対し、シュートの凹溝１ａ（２ａ）直下に位置す
る有効領域αと、隣り合う有効領域αの間に位置する無
効領域βとを設定し、有効領域αのみで判定手段による
判定を行うものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、茶葉中の白茎など
の所定色彩を有するものを選別して取り除くための茶葉
の色彩選別機に関する。

【０００２】

【従来の技術】茶葉や米粒などの被検知物体（ワーク）
を、その色彩に基づいて良品と不良品とに選別する色彩
選別機として、例えば、特開平１０−１８０１９５号公
報で開示されているものが挙げられる。かかる色彩選別
機は、金属板を波形に折り曲げて複数のＶ字形の凹溝を
形成して成るシュートを傾斜配置しておき、該シュート
の上部から下部に被検知物体を整列させつつ流して落下
させる一方、落下中の被検知物体の色彩を色彩検知ユニ
ットにて検知し、所定の色彩のものに対してエアを噴出
して選別するものであった。

【０００３】上記色彩検知ユニットは、光照射エレメン
トと色彩検知エレメントとから構成され、照射エレメン
トから被検知物体に対して光を照射させるとともに、色
彩検知エレメントでその反射光を受けて、色彩や色調を
検知し得るようになっている。従って、各凹溝に対応す
る位置に色彩検知ユニットをそれぞれ配設する必要があ
った。

【０００４】然るに、米粒に対する色彩選別をＣＣＤカ
メラにて行う技術が提案されるに至っている。即ち、シ
ュートから落下する米粒をＣＣＤカメラで撮像してデジ
タル画像を得て、その画像に基づいて色彩を判定するこ
とにより、良品と不良品又は異物とを精度よく選別する
ことができるのである。このＣＣＤカメラは、シュート
直下における当該シュートの幅方向一列に撮像領域が設
けられており、かかる撮像領域全般について色彩の判定
が行われていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のＣＣＤカメラを使用した色彩選別機においては、撮
像領域全般について色彩の判定が行われていたので、シ
ュートの凹溝に対応しない位置、即ち被検知物体が落下
しない位置まで逐次判定を行うこととなり、その分判定
時間が増大し、誤判定の可能性が高くなっていた。ま
た、上記の如くＣＣＤカメラを用いた色彩選別機は、専
ら米粒を選別するものであり、茶葉を色彩選別するもの
においてＣＣＤカメラを使用する色彩選別機は実用化さ
れるに至っていなかった。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、ＣＣＤカメラを用いて茶葉の色彩選別を行う
にあたり、判定時間を短縮し、誤判定を抑制することが
できる茶葉の色彩選別機を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
所定角度傾斜して配設されるとともに傾斜方向に凹溝が
複数延設され、当該凹溝に沿って上部から下部に茶葉を
整列させつつ流し得るシュートと、該シュートから落下
する茶葉を撮像し得るＣＣＤカメラと、該ＣＣＤカメラ
の撮像範囲に光を照射する光源と、前記ＣＣＤカメラで
得られた画像の色彩に基づき、被撮像物が所定色彩を有
するものであるか否かを判定する判定手段と、該判定手
段により所定色彩を有するものであると判定されたもの
を吹き飛ばし、前記シュートによる落下軌跡とは異なる
軌跡で落下させるエアノズルとを備え、茶葉中の所定色
彩を有するものを選別して取り除くための茶葉の色彩選
別機であって、前記ＣＣＤカメラで得られた画像に対
し、前記シュートの凹溝直下に位置する有効領域と、隣
り合う前記有効領域の間に位置する無効領域とを設定
し、前記有効領域のみで前記判定手段による判定を行う
ことを特徴とする。

【０００８】請求項２記載の発明は、前記ＣＣＤカメラ
で撮像した画像を画素データとして保持するとともに、
当該画素データの画素毎に前記判定手段が白黒判定を行
うことにより、撮像した茶葉が所定色彩を有するもので
あるか否かの判定を行うことを特徴とする。

【０００９】請求項３記載の発明は、前記シュートから
落下する茶葉の軌跡を挟んで前記ＣＣＤカメラ及び光源
と対向する位置に背景板を設けるとともに、前記判定手
段による判定対象が茶葉中に含まれる白茎とされ、前記
背景板を暗色としたことを特徴とする。

【００１０】請求項４記載の発明は、前記シュートが、
薄板材を折り曲げ成形したものから成り、少なくとも凹
溝の断面が略Ｖ字形状とされたことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しながら具体的に説明する。本実施形態に係
る茶葉の色彩選別機は、茶葉中の白茎（所定色彩を有す
るもの）を選別して取り除くためのものであり、図１に
示すように、床面に固設されたフレーム９と、上下二段
に配設された第１シュート１及び第２シュート２と、Ｃ
ＣＤカメラ３及び４と、光源としての蛍光灯５及び６
と、エアノズル７及び８とから主に構成されている。

【００１２】フレーム９は、少なくとも梁９ａ〜９ｃを
含むものであり、このうち梁９ａ上にはＣＣＤカメラ
３、蛍光灯５及びエアノズル７が配設されて第１シュー
ト１から落下する茶葉を色彩選別するとともに、梁９ｂ
上にはＣＣＤカメラ４、蛍光灯６及びエアノズル８が配
設されて第２シュート２から落下する茶葉を色彩選別す
るよう構成されている。即ち、第１シュート１及び第２
シュート２の２段階で色彩選別が行われるのである。

【００１３】フレーム９の梁９ｃ上には、ホッパ１０及
び振動フィーダ１１が配設されており、ホッパ１０から
供給された茶葉を振動しつつ第１シュート１の上部まで
搬送し得るよう構成されている。かかる供給手段によ
り、第１シュート１上部には茶葉が所定量ずつ供給され
ることとなり、以下の色彩選別を容易とすることができ
る。

【００１４】第１シュート１及び第２シュート２は、薄
板材を図２の如く折り曲げ成形して所定角度傾斜して配
設されたものであり、折り曲げにより、傾斜方向に凹溝
１ａ及び２ａが複数延設されている。かかる凹溝１ａ及
び２ａは、同図の如く、断面が略Ｖ字形状とされてお
り、当該凹溝１ａ及び２ａに沿ってシュート１及び２の
上部から下部に茶葉を整列させつつ流し得るよう構成さ
れている。即ち、凹溝１ａ及び２ａを断面略Ｖ字形状と
することにより、針状の茶葉が傾斜方向へ向いて流れる
よう整列させることができ、茶葉毎の色彩選別を可能と
することができるのである。

【００１５】蛍光灯５及び６は、ＣＣＤカメラ３及び４
のそれぞれの撮像範囲に光を照射するものであり、第１
シュート１及び第２シュート２の幅方向に延設されてい
る。かかる蛍光灯５及び６により、ＣＣＤカメラ３及び
４で撮像する画像を安定化させ、常に一定の光による画
像を得ることができる。尚、これら蛍光灯５及び６に代
えて他の光源（ハロゲンランプ、発熱電球、キセノンラ
ンプ、ＬＥＤなど）としてもよい。

【００１６】ＣＣＤカメラ３及び４は、第１シュート１
及び第２シュート２から落下する茶葉を撮像してデジタ
ル画像を得るものであり、図３に示すように、第１シュ
ート１又は第２シュート２の直下における当該第１シュ
ート１又は第２シュート２の幅方向一列に撮像範囲Ａ及
びＢが設定されている。即ち、ＣＣＤカメラ３及び４に
よって得られる画像のうち、色彩選別の対象とされるセ
ンシング範囲のことを撮像範囲としている。

【００１７】また、ＣＣＤカメラ３及び４は、撮像した
画像を画素データとして保持するものであるため、第１
シュート１及び第２シュート２の直下における幅方向一
列の画素が上記撮像範囲Ａ及びＢとされることとなる。
尚、撮像範囲Ａ及びＢをいずれの高さで設定するかは、
適宜決定されるものとし、蛍光灯５及び６やエアノズル
７及び８の配設位置や向き等によって色彩判別するのに
最も適当な高さに調整されるのが好ましい。

【００１８】更に、ＣＣＤカメラ３及び４は、図４に示
すように、それぞれ判定手段１２と電気的に接続されて
いる。かかる判定手段１２は、例えばマイコンから成る
もので、ＣＣＤカメラ３及び４で得られた画像（即ち、
撮像範囲Ａ及びＢの画素）の色彩に基づき、撮像した茶
葉が白茎であるか否かを判定するものである。即ち、撮
像した画像の画像処理により白茎を識別し得れば足り、
２値化処理して白黒判定してもよいし、色調（濃淡）を
加味した画像処理を施してもよい。

【００１９】具体的には、ＣＣＤカメラ３及び４で撮像
した画像の入力レベル（白色では入力レベルが大きく、
黒色に近くなるほど入力レベルは小さくなる）を縦軸
に、撮像範囲Ａ又はＢにおける幅方向の位置を横軸にと
ってグラフ化すると、白茎を撮像した場合においては、
例えば図７で示す如き波形となる。同図中の入力画像レ
ベルがしきい値より高い斜線部は白茎と判定され、低い
部分は白茎ではないと判定される。

【００２０】ここで、本実施形態に係る判定手段１２
は、図５に示すように、ＣＣＤカメラ３及び４で得られ
た撮像範囲Ａ及びＢ内の画像に対し、第１シュート１又
は第２シュート２の凹溝１ａ又は２ａ直下に位置する有
効領域αと、隣り合う有効領域αの間に位置する無効領
域βとを設定し、有効領域αのみで白茎の判定を行って
いる。

【００２１】即ち、第１シュート１及び第２シュート２
は、薄板材の折り曲げ成形により、凹溝１ａ又は２ａと
山部１ｂ又は２ｂとが交互に形成されており、このうち
凹溝１ａ及び２ａに対応する位置を有効領域αとすると
ともに、山部１ｂ及び２ｂに対応する位置を無効領域β
としているのである。然るに、凹溝１ａ及び２ａに沿っ
て流れる茶葉は、無効領域βは通過せず専ら有効領域α
を通過することとなり、かかる有効領域αの色彩判定を
すれば、第１シュート１及び第２シュート２を流れるほ
とんど全ての茶葉を選別することができるのである。

【００２２】これにより、撮像領域Ａ及びＢの全般にお
いて色彩判定するものに比べて、判定時間を短縮するこ
とができるとともに、無効領域を逐次判定することがな
いため、誤判定を回避することができる。従って、色彩
選別機における選別性能を向上させ、装置の信頼性を向
上させることができる。尚、有効領域αの幅は、茶葉が
通過し得る範囲に適宜設定するのが好ましいが、当該有
効領域αの幅を狭くすれば判定対象の画素を削減でき、
判定時間の短縮幅を大きくすることができる。

【００２３】一方、図４に示すように、判定手段１２に
はエアノズル７及び８がそれぞれ電気的に接続されてい
る。かかるエアノズル７は、第１シュート１の直下に向
けて配設されるとともに、エアノズル８は、第２シュー
ト２の直下に向けて配設されており、ＣＣＤカメラ３及
び４で撮像した画像に基づき判定手段１２が白茎と判定
した際に、当該判定手段１２から駆動信号が送られ、そ
の白茎を吹き飛ばすよう構成されている。

【００２４】これにより、エアノズル７及び８で吹き飛
ばされた白茎は、第１シュート１及び第２シュート２に
よる落下軌跡とは異なる軌跡で落下することとなり、茶
葉中から白茎のみを選別することができるのである。即
ち、図６に示すように、第１シュート１及び第２シュー
ト２のいずれを落下する際も判定手段１２により白茎と
判定されなかった茶葉は、第１シュート１、第２シュー
ト２及びシュート１３を介して同図中点線の如き落下軌
跡をたどり、良品回収部１５に至るのである。

【００２５】一方、第１シュート１から落下中に判定手
段１２により白茎と判定されてエアノズル７により吹き
飛ばされた茶葉は、通常の落下軌跡とは異なる落下軌跡
とされ、シュート１４を経て白茎回収部１６ａに至る。
また、第１シュート１を落下する際に白茎と判定され
ず、当該第２シュート２から落下する際に白茎と判定さ
れた茶葉は、エアノズル８により吹き飛ばされて通常の
落下軌跡とは異なる落下軌跡とされて白茎回収部１６ｂ
に至る。尚、白茎回収部１６ａと１６ｂとは、１つの回
収箱中に中仕切を設け、２つに画成されたそれぞれの収
容空間から成る。

【００２６】このように、２段階で色彩判定して、いず
れか一方が白茎と判定すれば白茎回収部１６ａ又は１６
ｂにそれぞれ回収するとともに、いずれも白茎と判定し
なければ良品回収部１５に回収することができるので、
精度よく茶葉中の白茎を選別することができる。即ち、
第１シュート１を落下中に白茎と判定されたものより、
第２シュート２を落下中に白茎と判定されたものの方
が、誤って良品を白茎と判定した可能性が高く、白茎回
収部１６ｂで回収したものを再度ホッパ１０に供給して
選別を行うことができるのである。尚、本実施形態にお
いては、上下２段にシュートを配設しているが、３段以
上の複数段配設してもよいし、勿論シュートを１つ（即
ち、１回の色彩判定を行う）としてもよい。

【００２７】尚、良品回収部１５及び白茎回収部１６
は、良品を次工程へ、白茎を廃棄設備へ搬送する振動コ
ンベア等の搬送手段から構成するのが作業性の面から好
ましいが、これら良品回収部１５及び白茎回収部１６を
茶葉及び白茎を受け得る箱状部材とし、満杯となった時
点で作業者が交換するものとしてもよい。

【００２８】更に、第１シュート１及び第２シュート２
から落下する茶葉の軌跡を挟んでＣＣＤカメラ３、４及
び蛍光灯５、６と対向する位置に背景板を設け、該背景
板を黒色などの暗色とするのが好ましい。これにより、
図８に示すように、入力レベル−位置を示す波形におい
て、計測物（即ち茶葉）のレベルだけが高くなり、当該
計測物と背景とを明確に区別することができ、判定精度
を向上させることができる。

【００２９】以上、本実施形態について説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、例えば判定手段
で白茎と判定しなかったものをエアノズルで吹き飛ば
し、白茎と選別するものとしてもよい。但し、本実施形
態の如く白茎を吹き飛ばして選別するものの方が、装置
のランニングコストや茶葉の品質維持の観点からは好ま
しい。即ち、茶葉中に含まれる白茎を吹き飛ばす方が、
その他大量の良品を吹き飛ばすよりもエアノズルの駆動
回数が断然少ないため、装置のランニングコストが低減
できるとともに、良品を吹き飛ばした場合、茶葉の剣先
が折れてしまうなどの不具合が生じる虞があるため、不
良品である白茎を吹き飛ばした方が品質維持できるので
ある。

【００３０】勿論、選別すべき対象物も本実施形態の如
く茶葉中に含まれた白茎に限らず、黄葉、赤棒又は異物
など所定色彩を有した種々のものを判定手段にて判定
し、エアノズルで取り除くようにしてもよい。この場
合、ＣＣＤカメラの感度設定を適宜変更する必要がある
が、茶葉中に含まれた所謂不良品を選別除去することが
できる。

【００３１】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、ＣＣＤカメラ
で得られた画像に対し、シュートの凹溝直下に位置する
有効領域と、隣り合う有効領域の間に位置する無効領域
とを設定し、有効領域のみで判定手段による判定を行う
ので、ＣＣＤカメラを用いて茶葉の色彩選別を行うにあ
たり、判定時間を短縮し、誤判定を抑制することができ
る。

【００３２】請求項２の発明によれば、ＣＣＤカメラで
撮像した画像を画素データとして保持し、該画素データ
毎に判定手段が白黒判定を行って、茶葉中の異物と判定
すべき所定色彩を有するものを選別するので、微細で正
確な色彩判定を行うことができる。

【００３３】請求項３の発明によれば、背景板を黒色な
どの暗色としたので、茶葉中の白茎を確実に検知するこ
とができ、選別精度を向上させることができる。

【００３４】請求項４の発明によれば、シュートが薄板
材を折り曲げ成形したものから成り、少なくとも凹溝の
断面が略Ｖ字形状とされているので、茶葉を確実に整列
させることができ、選別精度を更に向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る茶葉の色彩選別機を示
す側面図

【図２】本発明の実施形態に係る茶葉の色彩選別機にお
けるシュート（第１シュート及び第２シュート）を示す
斜視図

【図３】本発明の実施形態に係る茶葉の色彩選別機にお
けるＣＣＤカメラ及びその撮像範囲を示す模式図

【図４】本発明の実施形態に係る茶葉の色彩選別機の主
な構成要素を示すブロック図

【図５】本発明の実施形態に係る茶葉の色彩選別機にお
けるＣＣＤカメラの撮像範囲であって有効領域と無効領
域とを示す模式図

【図６】本発明の実施形態に係る茶葉の色彩選別機にお
ける茶葉の落下軌跡を示す模式図

【図７】本発明の実施形態に係る茶葉の色彩選別機にお
けるＣＣＤカメラで撮像した入力レベルの波形を示すグ
ラフ

【図８】本発明の他の実施形態に係る茶葉の色彩選別機
におけるＣＣＤカメラで撮像した入力レベルの波形を示
すグラフ

【符号の説明】

１…第１シュート ２…第２シュート １ａ、２ａ…凹溝 ３、４…ＣＣＤカメラ ５、６…蛍光灯（光源） ７、８…エアノズル ９…フレーム １０…ホッパ １１…振動フィーダ １２…判定手段 １３、１４…シュート １５…良品回収部 １６…白茎回収部 Ａ、Ｂ…撮像範囲 α…有効領域 β…無効領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大木 孝亮 静岡県榛原郡金谷町金谷河原347番地の８ カワサキ機工株式会社内 Ｆターム(参考） 3F011 AA09 BA02 BC03 3F079 AC09 BA06 CA32 CB31 CB36 CC03 DA07 EA10

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定角度傾斜して配設されるとともに傾斜
   方向に凹溝が複数延設され、当該凹溝に沿って上部から
   下部に茶葉を整列させつつ流し得るシュートと、 該シュートから落下する茶葉を撮像し得るＣＣＤカメラ
   と、 該ＣＣＤカメラの撮像範囲に光を照射する光源と、 前記ＣＣＤカメラで得られた画像の色彩に基づき、被撮
   像物が所定色彩を有するものであるか否かを判定する判
   定手段と、 該判定手段により所定色彩を有するものであると判定さ
   れたものを吹き飛ばし、前記シュートによる落下軌跡と
   は異なる軌跡で落下させるエアノズルと、を備え、茶葉
   中の所定色彩を有するものを選別して取り除くための茶
   葉の色彩選別機であって、 前記ＣＣＤカメラで得られた画像に対し、前記シュート
   の凹溝直下に位置する有効領域と、隣り合う前記有効領
   域の間に位置する無効領域とを設定し、前記有効領域の
   みで前記判定手段による判定を行うことを特徴とする茶
   葉の色彩選別機。
2. 【請求項２】前記ＣＣＤカメラで撮像した画像を画素デ
   ータとして保持するとともに、当該画素データの画素毎
   に前記判定手段が白黒判定を行うことにより、撮像した
   茶葉が所定色彩を有するものであるか否かの判定を行う
   ことを特徴とする請求項１記載の茶葉の色彩選別機。
3. 【請求項３】前記シュートから落下する茶葉の軌跡を挟
   んで前記ＣＣＤカメラ及び光源と対向する位置に背景板
   を設けるとともに、前記判定手段による判定対象が茶葉
   中に含まれる白茎とされ、前記背景板を暗色としたこと
   を特徴とする請求項１又は請求項２記載の茶葉の色彩選
   別機。
4. 【請求項４】前記シュートは、薄板材を折り曲げ成形し
   たものから成り、少なくとも凹溝の断面が略Ｖ字形状と
   されたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか
   １つに記載の茶葉の色彩選別機。